JP2014161938A - ドレッサの研磨部材上の摺動距離分布の取得方法、ドレッサの研磨部材上の摺動ベクトル分布の取得方法、および研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本方法は、ドレッサと研磨部材との相対速度に両者の接触時間を乗算することでドレッサの摺動距離の増分を算出し、算出された摺動距離の増分に、少なくとも1つの補正係数を乗算することで摺動距離の増分を補正し、補正された摺動距離の増分を時間経過に従い繰り返し加算していくことで摺動距離を算出し、得られた摺動距離と摺動距離算出点の位置からドレッサの摺動距離分布を生成する工程を含む。上記少なくとも1つの補正係数は、摺動距離算出点について設けられた凹凸補正係数を含む。凹凸補正係数は、研磨部材の表面に形成された凸部の削れ量と凹部の削れ量との違いを研磨部材のプロファイルに反映させるための補正係数である。
【選択図】図5
Description
また、本発明は、研磨部材のドレッシングの評価に使用することができるドレッサの摺動ベクトル分布を取得する方法に関する。
さらに、本発明は、上記方法を実行することができる研磨装置に関する。
また、本発明は、研磨部材のドレッシングを評価するための新たな指標を作成する方法を提供することを第2の目的とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも1つの補正係数は、予め定められた摩擦補正係数をさらに含み、前記相対速度の計算から前記摺動距離の増分の補正までのステップを繰り返し行う間に、前記摺動距離算出点において前記ドレッサが前記研磨部材に所定回数以上接触した場合には、前記摺動距離の増分に前記摩擦補正係数を乗算することにより前記摺動距離の増分をさらに補正することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも1つの補正係数は、基板摺動距離補正係数をさらに含み、前記基板摺動距離補正係数は、前記摺動距離算出点での基板の前記研磨部材上の摺動距離を算出し、前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動距離に対する前記基板の摺動距離の比を算出し、前記比を所定の関数に入力することにより決定されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記表面ドレス率が所定の目標値以上となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨部材上の基板接触領域内での前記ドレッサの摺動距離のばらつきを示す指標を算出する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサの摺動距離のばらつきを示す指標が所定の目標値以下となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも1つの補正係数は、予め定められた摩擦補正係数をさらに含み、前記相対速度の計算から前記摺動距離の増分の補正までのステップを繰り返し行う間に、前記摺動距離算出点において前記ドレッサが前記研磨部材に所定回数以上接触した場合には、前記ドレッシング監視装置は、前記摺動距離の増分に前記摩擦補正係数を乗算することにより前記摺動距離の増分をさらに補正することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも1つの補正係数は、基板摺動距離補正係数をさらに含み、前記ドレッシング監視装置は、前記摺動距離算出点での基板の前記研磨部材上の摺動距離を算出し、前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動距離に対する前記基板の摺動距離の比を算出し、前記比を所定の関数に入力することにより前記基板摺動距離補正係数を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置は、前記表面ドレス率が所定の目標値以上となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに実行することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置は、前記研磨部材上の基板接触領域内での前記ドレッサの摺動距離のばらつきを示す指標を算出する工程をさらに実行することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置は、前記ドレッサの摺動距離のばらつきを示す指標が所定の目標値以下となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに実行することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記摺動ベクトルのばらつきを示す指標が所定の目標値以下となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨部材上の基板接触領域内での前記摺動ベクトルの直交性を示す指標を算出する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記摺動ベクトルの直交性を示す指標が所定の目標値以上となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置は、前記摺動ベクトルのばらつきを示す指標が所定の目標値以下となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに実行することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置は、前記研磨部材上の基板接触領域内での前記摺動ベクトルの直交性を示す指標を算出する工程をさらに実行することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置は、前記摺動ベクトルの直交性を示す指標が所定の目標値以上となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに実行することを特徴とする。
ΔD0=Vrel×ΔT ・・・(1)
ここで、時間刻み幅ΔTは、摺動距離算出点でのドレッサ5と研磨パッド10との接触時間を表している。したがって、摺動距離算出点とドレッサ5との接触判定でドレッサ5と接触しないと判定された摺動距離算出点においては、摺動距離の増分は0となる。
ΔD1=ΔD0×S ・・・(2)
ドレッシング圧力が一定でドレッシングする場合は、摺動距離の増分を補正する必要が無いので、ΔD1=ΔD0である。
Dv,t−DMEAN,t=Diffv,t・・・(3)
Uv=exp(−U0×Diffv,t)・・・(4)
上記式(4)において、記号expは指数関数を表している。U0は実験によって予め求められる定数であり、0<U0<∞の範囲内の値である。この定数U0は補正の度合いを示しており、U0の数値が大きいほど、補正量が大きくなる。定数U0が0の場合(U0=0)、凹凸補正係数Uvは常に1となる。この場合、研磨面10aの凹凸を反映させるための補正は行われない。
ΔD2=ΔD1×Uv・・・(5)
K=fΔ(C0)×x+fy0(C0) ・・・(6)
そして、摺動距離の増分ΔD2を次のように補正する。
ΔD3=ΔD2×K ・・・(7)
このように本発明では、ドレッサ5の傾きに応じて摺動距離の増分をさらに補正することにより、換言すればドレッサ5の傾きを摺動距離に置き換えることにより、研磨パッド10の削れ量と摺動距離との比例関係の正確さ(双方の比例関係の一致性)の向上を実現している。
ΔD4=ΔD3×c・・・(8)
RTwd=Dw/Dd・・・(9)
となる。
ウェハ摺動距離Dwは、摺動距離算出点でのウェハの研磨パッド10に対する相対速度を、ウェハと摺動距離算出点での研磨パッド10との接触時間で乗算することで求めることができる。
Ew=exp(E0×RTwd)・・・(10)
ここで、E0は、実験により予め求められた定数であり、正または負の値を持つ。補正を必要としないときは、E0は0である。
そして、上記式(10)で与えられたウェハ摺動距離補正係数Ewを用いて、次のように摺動距離の増分ΔD4を補正する。
ΔD5=ΔD4×Ew・・・(11)
ΔD5=ΔD0×S×Uv×K×c×Ew・・・(12)
と求められる。なお、図5を用いた上述の説明では、単なる摺動距離の増分ΔD0の計算、ドレッサ接触面積比を反映する摺動距離の増分の補正、砥粒の食い込みを反映する摺動距離の増分の補正、ドレッサ傾きを反映する摺動距離の増分の補正、研磨パッド10の摩擦係数低下を反映する摺動距離の増分の補正、およびウェハ(基板)の摺動距離を反映する摺動距離の増分の補正の順に行ったが、式(12)から分かるように、摺動距離の増分の補正は、補正係数の順番に依存しない。これらの補正係数のうち、1つまたはそれ以上の補正係数を用いないで、摺動距離の増分を補正してもよい。補正された摺動距離の増分は時間軸に沿って累積され、これにより1ドレッシング工程当たりのドレッサ5の摺動距離が決定される。
表面ドレス率(%)=(n−m)/n×100・・・(13)
m=0の場合、表面ドレス率は100%である。ドレッシング監視装置60は、該ドレッシング監視装置60に入力されたドレッシング条件下で表面ドレス率を計算し、これを表示する機能を有している。さらに、ドレッシング監視装置60は、表面ドレス率が所定の目標値に満たない場合は、警報信号を発するように構成されており、さらに、表面ドレス率が所定の目標値以上となるドレッシング条件を決定し、その決定されたドレッシング条件を表示する機能を有している。ドレッシング条件の具体的な要素としては、研磨テーブル9の回転速度、ドレッサ5の回転速度、ドレッサ5の揺動速度、ドレッシング時間が挙げられる。
摺動距離のばらつき指標=SDn/ADn・・・(14)
ドレッシング監視装置60は、該ドレッシング監視装置60に入力されたドレッシング条件下で摺動距離のばらつき指標を計算し、これを表示する機能を有している。
IA=SigRX(Aveθ(DVRX、θ))・・・(15)
IB=AveRX(Sigθ(DVRX、θ))・・・(16)
ここでDVRX,θは、ある半径位置RXでの環状領域における、ある摺動方向θに関連付けられた平均摺動距離である。またAveθ( )は摺動方向θ=θ1、θ2、…、θMに関する平均を計算する操作を表し、SigRX( )は半径位置RX=R1、R2、…、RNに関する標準偏差を計算する操作を表し、Sigθ( )は摺動方向θ=θ1、θ2、…、θMに関する標準偏差を計算する操作を表し、AveRX( )は半径位置RX=R1、R2、…、RNに関する平均を計算する操作を表す。
2 ドレッシングユニット
3 ベース
4 研磨液供給ノズル
5 ドレッサ
9 研磨テーブル
10 研磨パッド
15 自在継ぎ手
16 ドレッサ軸
17 ドレッサアーム
20 トップリング
31 テーブルロータリエンコーダ
32 ドレッサロータリエンコーダ
35 パッド粗さ測定器
40 パッド高さセンサ
41 センサターゲット
60 ドレッシング監視装置
Claims (26)
- 基板を研磨するための研磨部材上を摺動するドレッサの摺動距離分布を取得する方法であって、
前記研磨部材上の所定の摺動距離算出点での前記ドレッサと前記研磨部材との相対速度を計算し、
前記相対速度に、前記摺動距離算出点での前記ドレッサと前記研磨部材との接触時間を乗算することで前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動距離の増分を算出し、
前記算出された摺動距離の増分に、少なくとも1つの補正係数を乗算することで前記摺動距離の増分を補正し、
前記補正された摺動距離の増分を、前記摺動距離算出点での現在の摺動距離に加えることで前記摺動距離を更新し、
前記更新された摺動距離と、前記摺動距離算出点の位置から前記ドレッサの摺動距離分布を生成する工程を含み、
前記少なくとも1つの補正係数は、前記摺動距離算出点について設けられた凹凸補正係数を含み、
前記凹凸補正係数は、前記研磨部材の表面に形成された凸部の削れ量と凹部の削れ量との違いを前記研磨部材のプロファイルに反映させるための補正係数であり、
前記凹凸補正係数を前記摺動距離の増分に乗算することで該摺動距離の増分を補正することを特徴とする方法。 - 前記凹凸補正係数は、
前記ドレッサに接触している複数の摺動距離算出点での摺動距離の平均を算出し、
前記ドレッサに接触している前記所定の摺動距離算出点での前記摺動距離から前記平均を減算することで差分を算出し、
前記差分を所定の関数に入力することにより決定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの補正係数は、予め定められた摩擦補正係数をさらに含み、
前記相対速度の計算から前記摺動距離の増分の補正までのステップを繰り返し行う間に、前記摺動距離算出点において前記ドレッサが前記研磨部材に所定回数以上接触した場合には、前記摺動距離の増分に前記摩擦補正係数を乗算することにより前記摺動距離の増分をさらに補正することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの補正係数は、基板摺動距離補正係数をさらに含み、
前記基板摺動距離補正係数は、
前記摺動距離算出点での基板の前記研磨部材上の摺動距離を算出し、
前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動距離に対する前記基板の摺動距離の比を算出し、
前記比を所定の関数に入力することにより決定されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記研磨部材上の基板接触領域に対するドレッサ接触領域の割合を表す表面ドレス率を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記表面ドレス率が所定の目標値以上となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記研磨部材上の基板接触領域内での前記ドレッサの摺動距離のばらつきを示す指標を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ドレッサの摺動距離のばらつきを示す指標が所定の目標値以下となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 研磨部材を支持する研磨テーブルと、
前記研磨部材に基板を押し付けて該基板を研磨する基板保持部と、
前記研磨部材をドレッシングするドレッサと、
前記研磨部材上を摺動する前記ドレッサの摺動距離分布を取得するドレッシング監視装置とを備え、
前記ドレッシング監視装置は、
前記研磨部材上の所定の摺動距離算出点での前記ドレッサと前記研磨部材との相対速度を計算し、
前記相対速度に、前記摺動距離算出点での前記ドレッサと前記研磨部材との接触時間を乗算することで前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動距離の増分を算出し、
前記算出された摺動距離の増分に、少なくとも1つの補正係数を乗算することで前記摺動距離の増分を補正し、
前記補正された摺動距離の増分を、前記摺動距離算出点での現在の摺動距離に加えることで前記摺動距離を更新し、
前記更新された摺動距離と、前記摺動距離算出点の位置から前記ドレッサの摺動距離分布を生成する工程を含み、
前記少なくとも1つの補正係数は、前記摺動距離算出点について設けられた凹凸補正係数を含み、
前記凹凸補正係数は、前記研磨部材の表面に形成された凸部の削れ量と凹部の削れ量との違いを前記研磨部材のプロファイルに反映させるための補正係数であり、
前記凹凸補正係数を前記摺動距離の増分に乗算することで該摺動距離の増分を補正することを特徴とする研磨装置。 - 前記ドレッシング監視装置は、
前記ドレッサに接触している複数の摺動距離算出点での摺動距離の平均を算出し、
前記ドレッサに接触している前記所定の摺動距離算出点での前記摺動距離から前記平均を減算することで差分を算出し、
前記差分を所定の関数に入力することにより前記凹凸補正係数を決定することを特徴とする請求項9に記載の研磨装置。 - 前記少なくとも1つの補正係数は、予め定められた摩擦補正係数をさらに含み、
前記相対速度の計算から前記摺動距離の増分の補正までのステップを繰り返し行う間に、前記摺動距離算出点において前記ドレッサが前記研磨部材に所定回数以上接触した場合には、前記ドレッシング監視装置は、前記摺動距離の増分に前記摩擦補正係数を乗算することにより前記摺動距離の増分をさらに補正することを特徴とする請求項9または10に記載の研磨装置。 - 前記少なくとも1つの補正係数は、基板摺動距離補正係数をさらに含み、
前記ドレッシング監視装置は、
前記摺動距離算出点での基板の前記研磨部材上の摺動距離を算出し、
前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動距離に対する前記基板の摺動距離の比を算出し、
前記比を所定の関数に入力することにより前記基板摺動距離補正係数を決定することを特徴とする請求項9乃至11のいずれか一項に記載の研磨装置。 - 前記ドレッシング監視装置は、前記研磨部材上の基板接触領域に対するドレッサ接触領域の割合を表す表面ドレス率を算出する工程をさらに実行することを特徴とする請求項9乃至12のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記ドレッシング監視装置は、前記表面ドレス率が所定の目標値以上となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに実行することを特徴とする請求項13に記載の研磨装置。
- 前記ドレッシング監視装置は、前記研磨部材上の基板接触領域内での前記ドレッサの摺動距離のばらつきを示す指標を算出する工程をさらに実行することを特徴とする請求項9乃至14のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記ドレッシング監視装置は、前記ドレッサの摺動距離のばらつきを示す指標が所定の目標値以下となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに実行することを特徴とする請求項15に記載の研磨装置。
- 研磨部材上を摺動するドレッサの摺動ベクトル分布を取得する方法であって、
前記研磨部材上の摺動距離算出点での前記ドレッサと前記研磨部材との相対速度を計算し、
前記相対速度に、前記摺動距離算出点での前記ドレッサと前記研磨部材との接触時間を乗算することで前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動距離の増分を算出し、
前記算出された摺動距離の増分に、少なくとも1つの補正係数を乗算することで前記摺動距離の増分を補正し、
前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動方向を算出し、前記算出された摺動方向から、予め設定された複数の摺動方向のいずれかを選択し、前記補正された摺動距離の増分を前記摺動距離算出点での前記選択された方向に関連付けられた現在の摺動距離に加えて前記摺動距離を更新することで摺動ベクトルを生成し、
前記摺動ベクトルと、前記摺動距離算出点の位置から前記ドレッサの摺動ベクトル分布を生成することを特徴とする方法。 - 前記研磨部材上の基板接触領域内での前記摺動ベクトルのばらつきを示す指標を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記摺動ベクトルのばらつきを示す指標が所定の目標値以下となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記研磨部材上の基板接触領域内での前記摺動ベクトルの直交性を示す指標を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項17乃至19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記摺動ベクトルの直交性を示す指標が所定の目標値以上となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 研磨部材を支持する研磨テーブルと、
前記研磨部材に基板を押し付けて該基板を研磨する基板保持部と、
前記研磨部材をドレッシングするドレッサと、
前記研磨部材上を摺動する前記ドレッサの摺動ベクトル分布を取得するドレッシング監視装置とを備え、
前記ドレッシング監視装置は、
前記研磨部材上の所定の摺動距離算出点での前記ドレッサと前記研磨部材との相対速度を計算し、前記相対速度に、前記摺動距離算出点での前記ドレッサと前記研磨部材との接触時間を乗算することで前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動距離の増分を算出し、前記算出された摺動距離の増分に、少なくとも1つの補正係数を乗算することで前記摺動距離の増分を補正し、
前記摺動距離算出点での前記ドレッサの摺動方向を算出し、前記算出された摺動方向から、予め設定された複数の摺動方向のいずれかを選択し、前記補正された摺動距離の増分を前記摺動距離算出点での前記選択された方向に関連付けられた現在の摺動距離に加えて前記摺動距離を更新することで摺動ベクトルを生成し、
前記摺動ベクトルと、前記摺動距離算出点の位置から前記ドレッサの摺動ベクトル分布を生成することを特徴とする研磨装置。 - 前記ドレッシング監視装置は、前記複数の摺動距離算出点での前記摺動ベクトルのばらつきを示す指標を算出する工程をさらに実行することを特徴とする請求項22に記載の研磨装置。
- 前記ドレッシング監視装置は、前記摺動ベクトルのばらつきを示す指標が所定の目標値以下となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに実行することを特徴とする請求項22に記載の研磨装置。
- 前記ドレッシング監視装置は、前記研磨部材上の基板接触領域内での前記摺動ベクトルの直交性を示す指標を算出する工程をさらに実行することを特徴とする請求項22乃至24のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記ドレッシング監視装置は、前記摺動ベクトルの直交性を示す指標が所定の目標値以上となるためのドレッシング条件を決定する工程をさらに実行することを特徴とする請求項25に記載の研磨装置。
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